液膜分离技术.ppt

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1、液膜分离技术液膜分离技术液膜分离技术的概念液膜的分类传质机理影响液膜稳定性因素应用液膜技术应用展望液膜分离技术的概念液膜分离技术(Liquidmembranepermeation,LMP)是以液膜为分离介质、以浓差为推动力的液-液萃取与反萃过程结合为一体的分离过程。起分离作用的液膜通常为添加了表面活性剂的溶剂相，液膜两边的被萃相和反萃相通常都是可互溶相。它是1968年由美国埃克森公司的美籍华人黎念之博士提出的。液膜是一层很薄的液体，它阻隔在两个可互溶但组成不同的液相之间，一个液相中的待分离组分通过液膜的选择性渗透作用传递到另一个液相中，从而从而使物质达到分离提纯的目

2、的。液膜分离技术比固体膜分离技术具有高效、快速、选择性强和节能等优越性;比液液萃取具有萃取与反萃取同时进行，分离和浓缩因数高，萃取剂用量少和溶剂流失量少等特点。该法的研制成功，不仅促进了环境分析、石油化工、医药、卫生等各不同领域分离问题的研究，也使分离科学上升到一个新水平。1.液膜的分类1.1根据组成分类按组成可分为:油包水型(膜相为油质而内外相都为水相)和水包油型(膜相为水质而内外相都为油相)两种。1.2根据机理分类按机理可分为:膜相中含载体和不含载体两类。(1)膜相主要由载体和溶剂组成。载体在膜相中通过萃取反应和反萃取反应，使溶质在液膜两侧不断传递，以达到脱除的

3、效果。(2)膜相中不含载体，则是利用溶质在膜相中的渗透速率的差别进行物质分离1.3根据液膜构成和操作方式分类按组成和操作方式分为:乳化液膜(Emulsionliquidmembrane)和支撑液膜(Supposedliquidmembrane)两类。乳化液膜(ELM)乳化液膜体系是一个三相系统，其中由两相构成的乳化液分散在另一连续相溶液中，这样形成的体系称为多重乳化液。乳状液膜ELM可看成为一种“水一油一水”型(w／o／w)或“油一水一油”型(o／w／o)的双重乳状液高分散体系，将两种互不相溶的液相通过高速搅拌或超声波处理制成乳状液，然后将其分散到第三种液相(连续相

4、)中，就形成了乳状液膜体系。乳状液膜是一个高分散体系，提供了很大的传质比表面积。待分离物质由连续相经膜相向内包相传递。在传质过程结束后，乳状液通常采用静电凝聚等方法破乳，膜相可重复使用，内包相经进一步处理后回收浓缩的溶质。支撑液膜(SLM)将多孔惰性基膜(支撑体)浸在溶解有载体的膜溶剂中，在表面张力的作用下，膜溶剂即充满微孔而形成支撑液膜SLM，它具有很高的选择性。支撑液膜体系由料液、液膜和反萃液三个相以及支撑体组成。支撑液膜是借助微孔的毛细管力将膜溶液牢固的吸附在多支撑体的微孔之中，在膜的两侧是与膜相互不相溶的料液相和反萃液相，待分离物质自料液相经多孔支撑体中的液

5、膜相向反萃液相传递。支撑液膜比乳化液膜厚，而且膜内通道弯曲，传质阻力较大，但它不需制乳和破乳，操作较为简便，更适合于工业应用。2.传质机理2.1乳化液膜的传质机理2.1.1非流动载体的乳化液膜传质机理当液膜中不含有流动载体时，其分离的选择性主要取决于溶质在液膜中的溶解度。溶解度相差大，才能产生选择性，也就是说混合物中的一种溶质的渗透速度要高。使用非流动载体液膜进行分离时，当膜两侧被迁移的溶质浓度相等时，输人便自行停止，故不能产生浓缩效应。为了实现高效分离，可采取在回收相内发生化学反应的办法来促进迁移，它的机理是通过在乳状液形成液膜的内相中引起一个选择性不可逆反应，使

6、特定的迁移溶质或离子与内相中的另一部分相互作用，变成一种不能逆扩散穿过膜的新产物，从而使封闭相中的渗透物的浓度实质上为零，保持渗透物在液膜两侧有最大的浓度梯度，促进输送,这也叫I型促进迁移。2.1.2含流动载体的乳化液膜分离机理使用含流动载体的液膜，其选择性分离主要取决于所添加的流动载体，所以提高液膜的选择性的关键在于找到合适的流动载体。如果能够物色一种载体单一地同混合物的一种溶质或离子发生反应，那么就可以直接提取某一元素或化合物，这类载体可以是萃取剂、络合剂、液体离子交换剂等。流动载体除了能提高选择性之外，还能增大溶质通量，它实质上是流动载体在膜内外2个界面之间来

7、回穿梭地传递被迁移的物质。通过流动载体和被迁移物质之间选择性可逆反应，极大地提高了渗透溶质在液膜中的有效溶解度，增大了膜内浓度梯度，提高了输送效果。这种机理叫载体中介输送，又叫做Ⅱ型促进迁移。2.2支撑液膜的传质机理支撑液膜中通常含有载体，它可与欲分离的物质发生可逆反应，其作用是“促进传递”，将欲分离的物质从料液侧传输到反萃液侧。这是一个反应一扩散过程，含流动载体的液膜分离实质是通过化学反应给流动载体不断提供能量，使其可能从低浓度向高浓度输送溶质。根据载体是离子型和非离子型，或者说给流动载体提供化学能的方式，可将支撑液膜分为同相迁移和逆向迁移两种。2.2.1逆向